[发明专利]一种吊舱姿态实时测量、解算与监控装置

权利要求书

1.一种吊舱姿态实时测量、解算与监控装置，其特征在于，包括：在由装载时间域航空电磁探测仪器系统的直升机和吊舱构成的吊舱式时间域航空电磁探测系统中，吊舱包括吊舱承重绳、吊舱悬吊绳、吊舱水平拉绳、接收线圈、补偿线圈和发射线圈，其中吊舱水平拉绳、接收线圈、补偿线圈和发射线圈均在吊舱平面上；

吊舱上设置主GPS天线、至少两个从GPS天线通过姿态测量GPS天线连接线连接至吊舱姿态解算中心共同构成吊舱姿态实时测量单元，获取吊舱平面相对于主GPS天线的姿态变化，吊舱姿态解算中心将吊舱姿态数据通过通信线缆传输给飞机中的接收机；接收机将吊舱姿态信息和飞机的GPS信息通过数据融合后通过无线通信中心传输给地面基站；

地面基站在获取基站天线从飞行平台传回的姿态和位置信息的基础上，融合基站GPS天线传回的基站GPS信息，通过空地信息融合、解算与显示单元实时解算与显示吊舱相对基站的位置和姿态变化情况、飞机相对基站的位置变化信息；

装置获取空地融合信息包括以下步骤：

A、在吊舱姿态解算中心中设置吊舱上一GPS天线为主GPS天线，通过解算多个天线相对于主GPS天线的位置变化，得到吊舱平面的姿态变化信息，并将姿态信息按照二进制格式进行编码；

B、根据吊舱式时间域航空电磁探测系统的基频，按照吊舱姿态解算中心预设的输出速率将主GPS天线的GPS信息、初步解算得到的两条及以上基线的姿态信息传递给飞机中的接收机；

C、接收机将飞机的GPS信息、吊舱主GPS天线传递的GPS信息、初步解算得到的两条及以上基线的姿态角信息进行数据融合；

D、将融合后的数据经过数据初步校验后通过无线传输天线传输给地面基站；

E、地面基站将从基站天线接收到的数据结合地面GPS天线通过基站GPS天线连接线传输过来的基站GPS信息进行实时数据融合存储，并解算出吊舱相对基站的姿态变化情况、飞机的飞行轨迹、吊舱相对飞机的水平和垂直位移情况，并在地面基站实时显示；

F、待飞行结束后，根据吊舱主GPS、飞机GPS和基站GPS三者GPS所给出的UTC时间、经纬度和高度信息，首先将飞行过程中产生的电磁探测数据进行数据预处理，将地面基站存储的解算信息根据预处理的结果进行插值操作，最后将吊舱的姿态、飞行高度、飞机的轨迹信息与时间域航空电磁探测系统探测到的电磁数据融合与显示，得到吊舱姿态角变化、吊舱距离地面高度变化与电磁数据预处理结果的变化关系。

2.按照权利要求1所述的吊舱姿态实时测量、解算与监控装置，其特征在于，将定位精度远小于待测吊舱尺寸且不受复杂且强烈的电磁场干扰的主GPS天线和从GPS天线放置在吊舱上具有最大尺寸的发射线圈骨架上。

3.按照权利要1所述的吊舱姿态实时测量、解算与监控装置，其特征在于，在吊舱姿态实时测量单元进行姿态解算前确定步骤A中吊舱平面的方法包括：

A1、将主GPS天线放置在飞行方向垂直线与发射线圈骨架交点处，在此基础上将主GPS天线和从GPS天线均匀放置在吊舱平面上，在吊舱姿态解算中心中记录主GPS天线，并命名每一个从GPS天线；

A2、选择主GPS天线，并任意选择两个从GPS天线构成多组待选吊舱平面，将多组待选吊舱平面分别命名；

A3、解算各天线相对于主GPS天线的基线信息，从中选出距离所有基线距离和最短的平面作为吊舱平面；

A4、解算选中的吊舱平面的姿态信息，并将姿态信息按照二进制格式进行编码。